Xử lý NOX – Nhóm Nitơ II Oxit (NO) Là khí khơng màu hóa nâu khơng khí, không tan phản ứng với nước, không phản ứng với kiềm dễ dàng hóa hợp với oxi nhiệt độ thường, phản ứng với Oxi hóa màu nâu đỏ Nitơ ĐiOxit (NO2) NO2 có màu nâu nặng khơng khí, có mùi khó chịu độc Oxit nitric đươc tạo giơng có sét: N2 + O2 2NO (tia lửa điện) 2NO + O2 2NO2 3NO2 + H2O 2HNO3 + NO Khí thải tự nhiên NOx chủ yếu từ đất phân hủy chất hữu đại dương, chu kỳ nito tự nhiên A Nguồn gốc NOx nhiệt (thermal-NOx) Được hình thành đốt cháy hỗn hợp nitơ oxi nhiệt độ khoảng 1600oC Cơ chế tạo thành NOx nhiệt xảy theo phản ứng sau: N2 +O.→ NO + N (1) NO + N.→ N2 + O (2) NO + O → N +O2 (3) N + O2→ NO + O (4) N + OH→ NO+H (5) NO+H.→ N +OH (6) Phát thải NOx chủ yếu từ trình đốt sinh khối nhiên liệu hóa thạch như: tơ, máy bay, động cơ,q trình đốt lò cơng nghiệp Sản xuất sử dụng trình axit nitric như: nhà máy phân đạm, nhà máy trung gian hữu cơ, màu đen nhà máy luyện kim loại 2 NOX nhiên liệu (fuel-NOX): HCN + O.→ H + NCO HCN + O.→OH.+ CN HCN + O.→NH +CO Gốc CN tạo NCO phản ứng CN +O2→NCO +O CN +OH.→NCO.+H Trong mơi trường oxi hóa NCO tạo NO CO NCO +OH.→NO+CO+H NCO.+O →NO+CO 3.NOX-sớm NOX-sớm hình thành phản ứng nitơ khơng khí với gốc hydrocacbon,CHi (với i 2) sinh từ nhiên liệu môi trường thiếu oxi N2+CH.→HCN +N Trong mơi trường oxi hóa, HCN tiếp tục phản ứng phản ứng tạo thành NOX nhiên liệu Cơ chế hình thành NOX sớm xảy nhiệt độ thấp để hạn chế tạo thành NOX sớm người ta thường tăng tốc độ nạp hỗn hợp nhiên liệu không khí B Ảnh Hưởng NOx sâu vào phổi người hòa tan nước vào phổi 80% lượng NOx bị giữ lại Trong chất NOx, độc tính NO2 cao nhiều lần so với NO NO gây kích ứng khí cực độc NO xâm nhập vào thể tác dụng với hồng cầu máu làm giảm khả nặng vận chuyển oxy máu dẫn đến khả thiếu máu Các q trình cơng nghiệp gia dụng sinh hoạt người chịu đựng ảnh hưởng trực tiếp NOx khói thuốc gây Tùy theo loại thuốc NOx ảnh hưởng lớn đến mơi trường khơng khí Gây mưa axit: làm đất bị axit hóa làm tăng khả hòa tan số kim loại nặng nước gây nhiễm hóa học kim loại nặng hấp phụ vào nguồn thực phẩm gây nhiễm độc cho người gia súc mưa axit gây nguy hiểm hệ thần kinh sản phẩm axit hỗn hợp chất độc hòa tan nước uống thâm nhập thể sống mưa axit làm giảm tuổi thọ sản phẩm vải ni lông, tơ nhân tạo , đồ dùng da…… Gây hiệu ứng nhà kính : hợp chất NOx góp phần gây nên hiệu ứng nên hiệu ứng nhà kính chúng có khả hấp thụ tia sáng phản xạ tự mặt trời xuống trái đất có bước sóng dìa điều giúp sưởi ấm trái đất N2O thủ phạm gây tăng hiệu ứng nhà kính N2O chiếm 5% tổng số chất có khả gây hiệu ứng nhà kính Gây thủng tầng ozon Gây hiệu ứng khói mù quang hóa Ảnh hưởng đến quang hợp nồng độ NOx lớn 0,5ppm: 0,7 ppm chúng làm giảm quang hợp, NO NO2 làm giảm quang hợp với nhiều mức độ khác thời gian tác động giảm quang hợp đạt đến trạng thái cân NO nhanh NO sau môi trường ổn định, quang hợp quay trở lại với trạng thái ban đầu NO nhanh NO2 C Phương Pháp Xử Lý Hấp thụ: 1.1 Hấp thụ nước Khi hấp thụ NO2 H2O, phần axit nitrit tạo thành 3NO2 + H2O 3HNO3 + NO Để xử lí oxit nito sử dụng oxi già lỗng Trong cơng nghiệp, loại khí thải có chứa oxit nito nồng độ thấp thường xử lí dung dịch hấp thụ nước với thiết bị hấp thụ khác scurbber, thiết bị sục khí sủi bọt, venturi Hiệu xử lí Nox pp thường không cao, tối đa đạt 50% Các phản ứng hoá học xảy ra: 2NO2 (hoặc N2O4) + 4H2O 2HNO3 + HNO2 (1) HNO2 NO + NO2 (hoặc 1/2 N2O4) + H2O (2) NO + 1/2 O2 NO2 (3) 2NO2 N2O4 (4) Ưu điểm: Tiết kiệm chi phí Dung dịch sau hấp thụ dễ xử lí Dễ hành Trong q trình xử lí NOx bụi số chất độc khác bị nước hấp thụ xử lí phần Nhược điểm Hiệu suất thấp, cao đạt 50% Tiêu tốn lượng dung môi lớn 1.2 Hấp thụ dung dịch kiềm Người ta sử dụng nhiều dung dịch kiềm muối khác Đây phương pháp vừa rẻ tiền vừa mang lại hiệu xử lý cao Hấp thụ hóa học NOx dung dịch Soda diễn theo phương trình phản ứng sau: 2NO2 + Na2CO3 → NaNO3 +CO2 + NO2 Hoạt động dụng dịch kiềm phụ thuộc vào pH ban đầu dung dịch (pH cao, hoạt động cao) 1.3 Hấp thụ phương pháp chọn lọc Để hấp thụ riêng NO khơng có O2 pha khí, ta sử dụng dung dịch FeSO4, FeCl2, Na2S2O2 NaHCO3 Phương trình phản ứng tạo thành phức, diễn sau: FeSO4 +NO ↔ Fe(NO)SO4 FeCl2 + NO ↔ Fe(NO)Cl2 2Na2S2O3 + 6NO → 3N2 + 2Na2So4 + 2SO2 2NaHSO3 + 2NO → N2 + 2NaHSO4 2(NH2)2CO + 6NO → 5N2 + 4H2O + 2CO2 Ngoài ra, NO tác dụng với dung dịch ZnCl2, CH2O, C2H2O4 Ở t > 200 o C, NO tác dụng theo phương pháp: 4NH3 + 6NO 5N2 + 6H2O H2SO4 dùng để hấp thụ theo chế sau: H2SO4 + NO2 HNSO5 + HNO3 2H2SO4 + N2O3 2HNSO4 + H20 Hấp phụ Khí thải có chứa – 1,5% NOX xử lý pp hấp phụ Vật liệu làm chất hấp phụ: Là vật liệu xốp với bề mặt bên lớn, tạo thành tổng hợp nhân tạo hay tự nhiên Khi chất hấp phụ có chứa NO2 trở thành chất xúc tác để oxy hóa N2O thành NO2 NO2 hấp phụ vào chất tách cách nung nóng Hiệu HP: NOX hấp phụ mạnh than hoạt tính, nhiên tiếp xúc với oxit nito than bị cháy nổ Ngồi ra, than có độ bền học thấp, phục hồi chuyển NOX thành NO Khả hấp phụ NOX silicagel thấp than hoạt tính, bền học, khơng cháy, giống than hoạt tính, tái sinh chuyển NOX thành NO Nhơm hoạt tính hấp phụ với hiệu không cao độ bền học ... phản ứng tạo thành NOX nhiên liệu Cơ chế hình thành NOX sớm xảy nhiệt độ thấp để hạn chế tạo thành NOX sớm người ta thường tăng tốc độ nạp hỗn hợp nhiên liệu khơng khí B Ảnh Hưởng NOx sâu vào phổi... Phương Pháp Xử Lý Hấp thụ: 1.1 Hấp thụ nước Khi hấp thụ NO2 H2O, phần axit nitrit tạo thành 3NO2 + H2O 3HNO3 + NO Để xử lí oxit nito sử dụng oxi già lỗng Trong cơng nghiệp, loại khí thải có... thải có chứa oxit nito nồng độ thấp thường xử lí dung dịch hấp thụ nước với thiết bị hấp thụ khác scurbber, thiết bị sục khí sủi bọt, venturi Hiệu xử lí Nox pp thường khơng cao, tối đa đạt 50%